(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓋部材と円筒形電池缶とにより構成される円筒形電池容器内に、正極電極および負極電極を含む電極群が収容され、電解液が注入され、前記容器の内圧で前記電池缶の缶底が外側に膨らむ円筒形二次電池であって、
前記円筒形電池缶の缶底には、内面側および外面側に開裂用の薄肉部を構成するための溝が設けられ、
前記溝を含んで内面および外面にめっき層が形成され、
前記内面および前記外面に設けられた溝は、それぞれ、前記開裂用の薄肉部の肉厚を最小とする底部を有し、
前記内面の溝の底部の断面形状は円孤形状、前記外面の溝の断面形状は楕円形状であり、
前記開裂用の薄肉部の最小肉厚部は前記缶底の膨らみ側である外面に近い位置に設定され、
前記外面の溝の幅は、前記内面の溝の幅よりも大きいことを特徴とする円筒形二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載の円筒形二次電池において、前記内面および前記外面に形成されためっき層はニッケルめっき層であることを特徴とする円筒形二次電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の円筒形二次電池において、前記開裂用の薄肉部の最小肉厚部の厚さは、少なくとも前記内面および前記外面に設けられたいずれか一方の溝の深さよりも小さいことを特徴とする円筒形二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、二次電池に関し、より詳細には、電池容器に開裂部が形成された二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池等に代表される二次電池においては、過充電状態になった場合に、電解液が分解してガスが発生、このガスの発生により電池内圧が上昇することがある。ガス発生に伴う電池内圧の上昇に対して、二次電池の安全性を確保するため、通常、二次電池には、開裂機構が設けられている。開裂機構は、電池内圧が上昇した場合に開裂して内部のガスを外部に放出させる機能を有する。
【０００３】
開裂機構の一例として、ガス放出用の開口を有する上蓋の下方に開裂溝が形成されたダイヤフラムを装着したものが知られている。開裂溝は、ダイヤフラムの外面側と内面側の両面に設けられ、外面側の開裂溝は断面Ｖ字状に、内面側の開裂溝は断面Ｕ字状に形成される。この場合、内面側の断面Ｕ字状の開裂溝の深さは外面側の断面Ｖ字状の開裂溝の深さよりも小さく形成される。これにより、電池内圧が急激に上昇して開裂溝に応力が集中した場合、断面Ｕ字状の開裂溝に応力が集中し、ダイヤフラムは反転した後に開裂溝において開裂する。この場合、外面側の断面Ｖ字状の開裂溝は、反転後のダイヤフラムを確実に開裂させる機能を有する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３０４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記先行文献においては、断面Ｖ字状の開裂溝は、ダイヤフラムが反転した後に、確実に開裂するために重要な機能を有する。
しかしながら、通常、二次電池では、電池容器を構成する電池缶または電池蓋のいずれかに、正極集電板または負極集電板に溶接するために、内面および外面にめっきを施す必要がある。しかるに、断面Ｖ字状の開裂溝は、めっき層の形成に適していない。すなわち、電池容器の材料としてめっき層が形成された先めっき鋼板を用いる場合には、Ｖ字状の開裂溝の底部において金型の擦れによりめっき層剥れ発生の要因となる。また、電池容器を成型後にめっき層を形成する後めっき鋼板を用いる場合には、Ｖ字状の開裂溝の底部は狭面積となっているため、この部分にはめっき層が付着しづらく、ピンホール等が形成され腐食発生の要因となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による円筒形二次電池は、蓋部材と円筒形電池缶とにより構成される円筒形電池容器内に、正極電極および負極電極を含む電極群が収容され、電解液が注入され、容器の内圧で電池缶の缶底が外側に膨らむ円筒形二次電池であって、円筒形電池缶の缶底には、内面側および外面側に開裂用の薄肉部を構成するための溝が設けられ、溝を含んで内面および外面にめっき層が形成され、内面および外面に設けられた溝は、それぞれ、開裂用の薄肉部の肉厚を最小とする底部を有し、内面の溝の底部の断面形状は円孤形状、外面の溝の断面形状は楕円形状であり、開裂用の薄肉部の最小肉厚部は缶底の膨らみ側である外面に近い位置に設定され、外面の溝の幅は、内面の溝の幅よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、めっき剥れやめっき層の付着不良を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の二次電池の一実施の形態としての円筒形二次電池の断面図。
【図２】図１に図示された円筒形二次電池の分解斜視図。
【図３】図１に図示された電極群の詳細を示すための一部を切断した状態の斜視図。
【図４】図１に図示された電池缶の缶底の部分Ａの拡大断面図。
【図５】図１に図示された電池缶を缶底側からみた斜視図。
【図６】図４におけるめっき層を省略した電池缶の缶底に設けられた開裂溝の構造を示す拡大断面図。
【図７】開裂溝の実施形態２を示す拡大断面図。
【図８】開裂溝の実施形態３を示す拡大断面図。
【図９】開裂溝の実施形態４を示す拡大断面図。
【図１０】開裂溝の実施形態５を示す拡大断面図。
【図１１】開裂溝の実施形態６を示す拡大断面図。
【図１２】開裂溝の実施形態７を示す拡大断面図。
【図１３】開裂溝の実施形態８を示す拡大断面図。
【図１４】開裂溝の実施形態９を示す拡大断面図。
【図１５】開裂溝の実施形態１０を示す拡大断面図。
【図１６】この発明の二次電池の他の実施の形態としての角形二次電池の概観斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施形態１］
（二次電池の全体構成）
以下、この発明の二次電池を、リチウムイオン円筒形二次電池を一実施の形態として図面と共に説明する。
図１は、この発明の円筒形二次電池の断面図であり、図２は、図１に示された円筒形二次電池の分解斜視図である。
円筒形二次電池１は、例えば、外形４０ｍｍφ、高さ１００ｍｍの寸法を有する。
この円筒形二次電池１は、有底円筒形の電池缶２とハット型の電池蓋３とを、通常、ガスケットと言われるシール部材４３を介在してかしめ加工を行い、外部から密封された構造の電池容器４を有する。有底円筒形の電池缶２は、鉄、ステンレス等の金属板をプレス加工して形成され、内面および外面の表面全体にニッケル等のめっき層が形成されている。ステンレスを用いる場合には、めっきの必要がない。電池缶２は、その開放側である上端部側に開口部２０２を有する。電池缶２の開口部２０２側には、電池缶２の内側に突き出した溝２０１が形成されている。電池缶２の内部には、以下に説明する発電用の各構成部材が収容されている。
【００１０】
１０は、電極群であり、中央部に軸芯１５を有し、軸芯１５の周囲に正極電極および負極電極が捲回されている。図３は、電極群１０の構造の詳細を示し、一部を切断した状態の斜視図である。図３に図示されるように、電極群１０は、軸芯１５の周囲に、正極電極１１、負極電極１２、および第１、第２のセパレータ１３、１４が捲回された構成を有する。
軸芯１５は、中空円筒状を有し、軸芯１５には、負極電極１２、第１のセパレータ１３、正極電極１１および第２のセパレータ１４が、この順に積層され、捲回されている。最内周の負極電極１２の内側には第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数周（図３では、１周）捲回されている。電極群１０の最外周は負極電極１２およびその外周に捲回された第１のセパレータ１３の順となっている。最外周の第１のセパレータ１３が接着テープ１９で留められる（図２参照）。
【００１１】
正極電極１１は、アルミニウム箔により形成され長尺な形状を有し、正極シート１１ａと、この正極シート１１ａの両面に正極合剤１１ｂが塗布された正極処理部を有する。正極シート１１ａの長手方向に沿う上方側の一側縁は、正極合剤１１ｂが塗布されずアルミニウム箔が表出した正極合剤未処理部１１ｃとなっている。この正極合剤未処理部１１ｃには、軸芯１５と平行に上方に突き出す多数の正極リード１６が等間隔に一体的に形成されている。
【００１２】
正極合剤１１ｂは正極活物質と、正極導電材と、正極バインダとからなる。正極活物質はリチウム酸化物が好ましい。例として、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リチウム複合酸化物（コバルト、ニッケル、マンガンから選ばれる２種類以上を含むリチウム酸化物）などが挙げられる。正極導電材は、正極合剤中におけるリチウムの吸蔵放出反応で生じた電子の正極電極への伝達を補助できるものであれば制限は無い。しかし中でも上述の材料である、コバルト酸リチウムとマンガン酸リチウムとニッケル酸リチウムとからなるリチウム複合酸化物を使用することにより良好な特性が得られる。
【００１３】
正極バインダは、正極活物質と正極導電材を結着させ、また正極合剤と正極シート１１ａを結着させることが可能であり、非水電解液との接触により、大幅に劣化しなければ特に制限はない。正極バインダの例としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やフッ素ゴムなどが挙げられる。正極合剤層の形成方法は、正極電極上に正極合剤が形成される方法であれば制限はない。正極合剤１１ｂの形成方法の例として、正極合剤１１ｂの構成物質の分散溶液を正極シート１１ａ上に塗布する方法が挙げられる。このような方法で製造することにより特性の優れた正極合剤が得られる。
【００１４】
正極合剤１１ｂを正極シート１１ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、などが挙げられる。正極合剤１１ｂに分散溶液の溶媒例としてＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）や水等を添加し、混練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。正極合剤１１ｂの塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。正極シート１１ａを裁断する際、正極リード１６を一体的に形成する。すべての正極リード１６の長さは、ほぼ同じである。
【００１５】
負極電極１２は、銅箔により形成され長尺な形状を有し、負極シート１２ａと、この負極シート１２ａの両面に負極合剤１２ｂが塗布された負極処理部を有する。負極シート１２ａの長手方向に沿う下方側の側縁は、負極合剤１２ｂが塗布されず銅箔が表出した負極合剤未処理部１２ｃとなっている。この負極合剤未処理部１２ｃには、正極リード１６とは反対方向に延出された、多数の負極リード１７が等間隔に一体的に形成されている。この構造により電流を略均等に分散して流すことができ、リチウムイオン二次電池の信頼性の向上に繋がっている。
【００１６】
負極合剤１２ｂは、負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。負極合剤１２ｂは、アセチレンブラックなどの負極導電材を有しても良い。負極活物質としては、黒鉛炭素を用いること、特に人造黒鉛を使用することが好ましい。しかしその中でも次に記載する方法により優れた特性の負極合剤が得られる。黒鉛炭素を用いることにより、大容量が要求されるプラグインハイブリッド自動車や電気自動車向けのリチウムイオン二次電池が作製できる。負極合剤１２ｂの形成方法は、負極シート１２ａ上に負極合剤１２ｂが形成される方法であれば制限はない。負極合剤１２ｂを負極シート１２ａに塗布する方法の例として、負極合剤１２ｂの構成物質の分散溶液を負極シート１２ａ上に塗布する方法が挙げられる。塗布方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法などが挙げられる。
【００１７】
負極合剤１２ｂを負極シート１２ａに塗布する方法の例として、負極合剤１２ｂに分散溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンや水を添加し、混練したスラリを、厚さ１０μｍの圧延銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。負極合剤１２ｂの塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。負極シート１２ａを裁断する際、負極リード１７を一体的に形成する。すべての負極リード１７の長さは、ほぼ同じである。
【００１８】
第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４の幅ＷSは、負極シート１２ａに形成される負極合剤１２ｂの幅ＷCより大きく形成される。また、負極シート１２ａに形成される負極合剤１２ｂの幅ＷCは、正極シート１１ａに形成される正極合剤１１ｂの幅ＷAより大きく形成される。
負極合剤１２ｂの幅ＷCが正極合剤１１ｂの幅ＷAよりも大きいことにより、異物の析出による内部短絡を防止する。これは、リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質であるリチウムがイオン化してセパレータを浸透するが、負極側に負極活物質が形成されておらず負極シート１２ａが露出していると負極シート１２ａにリチウムが析出し、内部短絡を発生する原因となるからである。
【００１９】
第１、第２のセパレータ１３、１４は、例えば、厚さ４０μｍのポリエチレン製多孔膜である。
図１および図３において、中空な円筒形状の軸芯１５は軸方向（図面の上下方向）の上端部の内面に径大の溝１５ａが形成され、この溝１５ａに正極集電部材２７が圧入されている。
【００２０】
正極集電部材２７は、例えば、アルミニウムにより形成され、円盤状の基部２７ａ、この基部２７ａの内周部において軸芯１５側に向かって突出し、軸芯１５の内面に圧入される下部筒部２７ｂ、および外周縁において電池蓋３側に突き出す上部筒部２７ｃを有する。正極集電部材２７の基部２７ａには、過充電等によって、電池内部で発生するガスを放出するための開口部２７ｄ（図２参照）が形成されている。また、正極集電部材２７には開口部２７ｅが形成されているが、開口部２７ｅの機能については後述する。
【００２１】
正極シート１１ａの正極リード１６は、すべて、正極集電部材２７の上部筒部２７ｃに溶接される。この場合、図２に図示されるように、正極リード１６は、正極集電部材２７の上部筒部２７ｃ上に重なり合って接合される。各正極リード１６は大変薄いため、１つでは大電流を取りだすことができない。このため、軸芯１５への巻き始めから巻き終わりまでの全長に亘り、多数の正極リード１６が所定間隔に形成されている。
【００２２】
正極集電部材２７は、電解液によって酸化されるので、アルミニウムで形成することにより信頼性を向上することができる。アルミニウムは、なんらかの加工により表面が表出すると、直ちに、表面に酸化アルミウム皮膜が形成され、この酸化アルミニウム皮膜により、電解液による酸化を防止することができる。
また、正極集電部材２７をアルミニウムで形成することにより、正極シート１１ａの正極リード１６を超音波溶接またはスポット溶接等により溶接することが可能となる。
【００２３】
正極集電部材２７の上部筒部２７ｃの外周には、正極シート１１ａの正極リード１６およびリング状の押え部材２８が溶接されている。多数の正極リード１６は、正極集電部材２７の上部筒部２７ｃの外周に密着させておき、正極リード１６の外周に押え部材２８を巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。
【００２４】
軸芯１５の下端部の外周には、外径が径小とされた段部１５ｂが形成され、この段部１５ｂに負極集電部材２１が圧入されて固定されている。負極集電部材２１は、例えば、抵抗値の小さい銅により形成され、円盤状の基部２１ａに軸芯１５の段部１５ｂに圧入される開口部２１ｂが形成され、外周縁に、電池缶２の底部側に向かって突き出す外周筒部２１ｃが形成されている。
負極シート１２ａの負極リード１７は、すべて、負極集電部材２１の外周筒部２１ｃに超音波溶接等により溶接される。各負極リード１７は大変薄いため、大電流を取りだすために、軸芯１５への巻き始めから巻き終わりまで全長にわたり、所定間隔で多数形成されている。
【００２５】
負極集電部材２１の外周筒部２１ｃの外周には、負極シート１２ａの負極リード１７およびリング状の押え部材２２が溶接されている。多数の負極リード１７は、負極集電部材２１の外周筒部２１ｃの外周に密着させておき、負極リード１７の外周に押え部材２２を巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。
負極集電部材２１の下面には、ニッケルからなる負極通電リード２３が溶接されている。
負極通電リード２３は、鉄製の電池缶２の底部において、電池缶２に溶接されている。
電池缶２を、例えば、０．５ｍｍの厚さの炭素鋼で形成し、内面側および外面側の表面にニッケルめっきを施して形成することが望ましい。負極集電部材２１を抵抗値の小さい銅で形成する場合、銅と鉄を、直接、溶接することは困難である。負極通電リード２３をニッケルにより形成し、電池缶２の内面にニッケルめっきを施すことにより、負極通電リード２３を、電池缶２に抵抗溶接等により溶接することができる。また、ニッケルからなる負極通電リード２３と銅からなる負極集電部材２１とは、抵抗溶接により溶接することができる。
【００２６】
ここで、正極集電部材２７に形成された開口部２７ｅは、負極通電リード２３を電池缶２に溶接するための電極棒（図示せず）を挿通するためのものである。電極棒を正極集電部材２７に形成された開口部２７ｅから軸芯１５の中空部に差し込み、その先端部で負極通電リード２３を電池缶２の底部内面に押し付けて抵抗溶接を行う。負極集電部材２１に接続されている電池缶２は一方の出力端として作用し、電極群１０に蓄電された電力を電池缶２から取り出すことができる。
【００２７】
多数の正極リード１６が正極集電部材２７に溶接され、多数の負極リード１７が負極集電部材２１に溶接されることにより、正極集電部材２７、負極集電部材２１および電極群１０が一体的にユニット化された発電ユニット２０が構成される（図２参照）。但し、図２においては、図示の都合上、負極集電部材２１、押え部材２２および負極通電リード２３は発電ユニット２０から分離して図示されている。
【００２８】
また、正極集電部材２７の基部２７ａの上面には、複数のアルミニウム箔が積層されて構成されたフレキシブルな接続部材３３が、その一端を溶接されて接合されている。接続部材３３は、複数枚のアルミニウム箔を積層して一体化することにより、大電流を流すことが可能とされ、且つ、フレキシブル性を付与されている。つまり、大電流を流すには接続部材の厚さを大きくする必要があるが、１枚の金属板で形成すると剛性が大きくなり、フレキシブル性が損なわれる。そこで、板厚の小さな多数のアルミニウム箔を積層してフレキシブル性を持たせている。接続部材３３の厚さは、例えば、０．５ｍｍ程度であり、厚さ０．１ｍｍのアルミニウム箔を５枚積層して形成される。
【００２９】
正極集電部材２７の上部筒部２７ｃ上には、円形の開口部３４ａを有する絶縁性樹脂材料からなるリング状の絶縁板３４が配置されている。
絶縁板３４は、開口部３４ａ（図２参照）と下方に突出す側部３４ｂを有している。絶縁板３４の開口部３４ａ内には接続板３５が嵌合されている。接続板３５の下面には、フレキシブルな接続部材３３の他端が溶接されて固定されている。
【００３０】
接続板３５は、アルミニウム合金で形成され、中央部を除くほぼ全体が均一で、かつ、中央側が少々低い位置に撓んだ、ほぼ皿形状を有している。接続板３５の厚さは、例えば、１ｍｍ程度である。接続板３５の中心には、薄肉でドーム形状に形成された突起部３５ａが形成されており、突起部３５ａの周囲には、複数の開口部３５ｂ（図２参照）が形成されている。開口部３５ｂは、過充電等により電池内部に発生するガスを放出する機能を有している。
【００３１】
接続板３５の突起部３５ａはダイアフラム３７の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦拡散接合により接合されている。ダイアフラム３７はアルミニウム合金で形成され、ダイアフラム３７の中心部を中心とする円形の切込み３７ａを有する。切込み３７ａはプレスにより上面側をＶ字形状に押し潰して、残部を薄肉にしたものである。
【００３２】
ダイアフラム３７は、電池の安全性確保のために設けられており、電池内部に発生したガスの圧力が上昇すると、第１段階として、上方に反り、接続板３５の突起部３５ａとの接合を剥離して接続板３５から離間し、接続板３５との導通を絶つ。第２段階として、それでも電池内圧が上昇する場合は切込み３７ａにおいて開裂し、内部のガスを放出する機能を有する。
【００３３】
ダイアフラム３７は周縁部において電池蓋３の周縁部３ａを固定している。ダイアフラム３７は図２に図示されるように、当初、周縁部に電池蓋３側に向かって垂直に起立する側部３７ｂを有している。この側部３７ｂ内に電池蓋３を収容し、かしめ加工により、側部３７ｂを電池蓋３の上面側に屈曲して固定する。
電池蓋３は、炭素鋼等の鉄で形成され、外側および内側の表面全体にニッケル等のめっき層が施されている。電池蓋３は、ダイアフラム３７に接触する円盤状の周縁部３ａとこの周縁部３ａから上方に突出す有頭無底の筒部３ｂを有するハット型を有する。筒部３ｂには開口部３ｃが形成されている。この開口部３ｃは、電池内部に発生するガス圧によりダイアフラム３７が開裂した際、ガスを電池外部に放出するためのものである。
なお、電池蓋３が鉄で形成されている場合には、別の円筒形二次電池と直列に接合する際、鉄で形成された別の円筒形二次電池とスポット溶接により接合することが可能である。
【００３４】
電池蓋３、ダイアフラム３７、絶縁板３４および接続板３５は、一体化され電池蓋ユニット（蓋部材）３０を構成する。電池蓋ユニット３０を組立てる方法を下記に示す。
まず、ダイアフラム３７に電池蓋３を固定しておく。ダイアフラム３７と電池蓋３との固定は、かしめ等により行う。図２に図示された如く、当初、ダイアフラム３７の側部３７ｂは基部３７ａに垂直に形成されているので、電池蓋３の周縁部３ａをダイアフラム３７の側部３７ｂ内に配置する。そして、ダイアフラム３７の側部３７ｂをプレス等により変形させて、電池蓋３の周縁部の上面および下面、および外周側面を覆って圧接する。
【００３５】
一方、接続板３５を絶縁板３４の開口部３４ａに嵌合して取り付けておく。次に、絶縁板３４を間に挟持した状態で、接続板３５の突起部３５ａを、電池蓋３が固定されたダイアフラム３７の底面に溶接する。この場合の溶接方法は、抵抗溶接または摩擦拡散接合を用いることができる。これにより、電池蓋３により固定されたダイアフラム３７に、接続板３５が絶縁板３４を介在させて溶接され、一体化された電池蓋ユニット３０が構成される。
上述したように、電池蓋ユニット３０の接続板３５は接続部材３３により正極集電部材２７と接続されている。従って、電池蓋３は正極集電部材２７と接続されている。このように、正極集電部材２７と接続されている電池蓋３は他方の出力端として作用し、この他方の出力端として作用する電池蓋３と一方の出力端として作用する電池缶２より電極群１０に蓄えられた電力を出力することが可能となる。
【００３６】
ダイアフラム３７の側部３７ｂの周縁部を覆って、通常、ガスケットと言われるシール部材４３が設けられている。シール部材４３は、ゴムで形成されており、限定する意図ではないが、１つの好ましい材料の例として、フッ素系樹脂をあげることができる。また、例えば、電池缶２が厚さ０．５ｍｍの炭素鋼板により、外径が４０ｍｍΦで形成されている場合、シール部材４３の厚さは１．０ｍｍ程度とされる。
【００３７】
シール部材４３は、当初、図２に図示されるように、リング状の基部４３ａの周側縁に、上部方向に向けてほぼ垂直に起立して形成された外周壁部４３ｂを有する形状を有している。
【００３８】
そして、プレス等により、電池缶２と共にシール部材４３の外周壁部４３ｂを屈曲して基部４３ａと外周壁部４３ｂにより、ダイアフラム３７と電池蓋３を軸方向に圧接するようにかしめ加工される。これにより、電池蓋３、ダイアフラム３７、絶縁板３４および接続板３５が一体に形成された電池蓋ユニット３０がシール部材４３を介して電池缶２に固定される。
【００３９】
電池缶２の内部には、非水電解液が所定量注入されている。非水電解液の一例としては、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液を用いることが好ましい。リチウム塩の例として、フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、などが挙げられる。また、カーボネート系溶媒の例として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、或いは上記溶媒の１種類以上から選ばれる溶媒を混合したもの、が挙げられる。
【００４０】
（電池缶の構造）
次に、電池缶の構造について詳述する。
図４は、本発明の二次電池における開裂溝の構造に係る実施形態１を示し、図１に図示された電池缶２の缶底の二点鎖線で囲んだ部分Ａの拡大断面図である。また、図５は、電池缶２を缶底側からみた平面図である。
電池缶２は、板厚が０．４〜０．８ｍｍ程度の鉄、ステンレス等から形成されている。
電池缶２の上部には、内方に突き出す、断面がほぼＵ字形状の溝２０１が形成されている。この溝２０１は、上述した如く、電池缶２と電池蓋ユニット３０とをシール部材４３を介してかしめるために形成されたものである。
電池缶２の缶底２ａには、開裂用の溝２１０が設けられている。開裂用の溝２１０は、内面側に設けられた内側溝２１１と外面側に設けられた外側溝２１２とから構成される。
電池缶２の缶底２ａに開裂用の溝２１０を形成することにより、缶底２ａにおける内側溝２１１および外側溝２１２の間には薄肉部２１５が形成される。
【００４１】
開裂用の溝２１０は図５に図示されるように、電池缶２の缶底２ａに、缶底２ａの外周に沿って延設され、両端において分離された一対の円弧形状部２１０ａ、２１０ｂを有する。各円弧形状部２１０ａ、２１０ｂは、両端および中央部から、外周側に向けて延設された枝部２１３を有する。
図５では、開裂用の溝２１０のうち、外側溝２１２のみが図示されているが、内側溝２１１も外側溝２１２と同一の形状を有する。
【００４２】
電池缶２の内面および外面には、内側溝２１１および外側溝２１２が形成された部分を含み、全面にニッケル等のめっき層２２１が形成されている。電池缶２の内面に形成されためっき層２２１は、負極通電リード２３を電池缶２に抵抗溶接する際、（ｉ）抵抗溶接を良好にする、（ｉｉ）負極通電リード２３と電池缶２との接触抵抗値を低減する、および（ｉｉｉ）電池缶２の腐食を防止する等の機能を有する。
電池缶２の外面に形成されためっき層２２１は、電池缶２の腐食を防止する。また、複数の二次電池を溶接して複数の二次電池から構成される電池モジュールを構成する際には、二次電池同士の溶接を良好にする機能を果たす。
【００４３】
電池缶２の材料としては、電池缶２を成型する前にめっきが施されている先めっき鋼板でも、電池缶２に開裂用の溝２１０を形成し、絞り加工により円筒形に成型した後にめっきを施す後めっき鋼板でもよい。めっき層の厚さは１〜７μｍ程度であるが、図４においては、誇張して、厚く図示されている。
【００４４】
図６は、図４におけるめっき層２２１を省略した電池缶２の缶底２ａにおける開裂用の溝２１０近傍の拡大断面図である。
電池缶２に設けられる内側溝２１１および外側溝２１２は、それぞれ、本実施形態においては、断面がほぼ円弧形状、より厳密には、円弧の中心が缶底２ａの内面または外面と同一面上に位置する、半円形状を有する。つまり、内側溝２１１および外側溝２１２は同一形状に形成されており、幅および深さが同一である。また、内側溝２１１と外側溝２１２の円弧の中心を結ぶ線は、電池缶２の内面および外面に垂直である。従って、電池缶２の缶底２ａの薄肉部２１５における最小肉厚部は、内側溝２１１と外側溝２１２とを結ぶ直線上に位置し、かつ、缶底２ａの板厚の厚さ方向の中央部に位置する。
【００４５】
電池缶２が板厚０．５ｍｍ程度の鋼材の場合、最小肉厚部の厚さは、０．１ｍｍ程度とすることが望ましい。この場合、内側溝２１１の幅ｗ１および外側溝２１２の幅ｗ２は、同一である。また、内側溝２１１の深さｄ１および外側溝２１２の深さｄ２は、同一であり、それぞれ、０．２ｍｍ程度である。
【００４６】
すなわち、実施形態１においては、開裂用の溝２１０は、下記の断面形状を有する。
ｗ１＝ｗ２
ｄ１＝ｄ２＞ｔ
【００４７】
（二次電池の製造方法）
以下、本発明の実施形態として示す円筒形二次電池の製造方法について説明する。
〔電極群作製〕
先ず、電極群１０を作製する。正極シート１１ａの両面に、正極合剤１１ｂおよび正極合剤未処理部１１ｃが形成され、また、多数の正極リード１６が正極シート１１ａに一体に形成された正極電極１１を作製する。また、負極シート１２ａの両面に負極合剤１２ｂおよび負極合剤未処理部１２ｃが形成され、多数の負極リード１７が負極シート１２ａに一体に形成された負極電極１２を作製する。
【００４８】
次に、第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４の最も内側の側縁部を軸芯１５に溶接する。次に、第１のセパレータ１３と第２のセパレータ１４を軸芯１５に１〜数周捲回し、第２のセパレータ１４と第１のセパレータ１３との間に負極電極１２を挟み込み、所定角度、軸芯１５を捲回する。次に、第１のセパレータ１３と第２のセパレータ１４との間に正極電極１１を挟み込む。そして、この状態で、所定の巻数分、捲回して電極群１０を作製する。
【００４９】
〔発電ユニット作製〕
上述の方法で作製した電極群１０の軸芯１５の下部に負極集電部材２１を取り付ける。
負極集電部材２１の取り付けは、負極集電部材２１の開口部２１ｂを軸芯１５の下端部に設けられた段部１５ｂに嵌入して行う。次に、負極集電部材２１の外周筒部２１ｃの外周の全周囲に亘り、負極リード１７をほぼ均等に配分して密着し、負極リード１７の外周に押え部材２２を巻き付ける。そして、超音波溶接等により、負極集電部材２１に負極リード１７および押え部材２２を溶接する。次に、軸芯１５の下端面と負極集電部材２１とに跨るように負極通電リード２３を負極集電部材２１に溶接する。
【００５０】
次に、正極集電部材２７の基部２７ａに接続部材３３の一端部を、例えば、超音波溶接により溶接する。次に、接続部材３３が溶接された正極集電部材２７の下部筒部２７ｂを軸芯１５の上端側に設けられた溝１５ａに嵌合する。この状態で、正極集電部材２７の上部筒部２７ｃの外周の全周囲に亘り、正極リード１６をほぼ均等に配分して密着し、正極リード１６の外周に押え部材２８を巻き付ける。そして、超音波溶接等により、正極集電部材２７に正極リード１６および押え部材２８を溶接する。このようにして、図２に図示される発電ユニット２０が作製される。
【００５１】
〔電池缶作製〕
一方、電池缶２の作製には、先めっき鋼板または後めっき鋼板を用いて電池缶２をプレス成型により作製する。電池缶２には、缶底２ａとなる部分に内側溝２１１および外側溝２１２の形成と同時に同時に絞り加工を行い有底円筒形状に形成する。絞り加工は、何回か行い、徐々に、深さを深くする。なお、この時点では、電池缶２には、溝２０１は形成しない。電池缶２の作製に後めっき鋼板を用いた場合には、成型後に、電池缶２の内面および外面にめっきを施す。
【００５２】
〔電池容器への収容〕
そして、電池缶２に発電ユニット２０を収容する。
【００５３】
〔負極接合〕
電池缶２内に収納した発電ユニット２０の負極通電リード２３を、電池缶２に抵抗溶接等により溶接する。この場合、正極集電部材２７の開口部２７ｅから、図示はしないが、電極棒を差し込み、軸芯１５の中空部を挿通して、負極通電リード２３を電池缶２の底部に押し付けて溶接する。
【００５４】
次に、電池缶２の上端部側の一部を絞り加工して内方に突出し、外面にほぼＵ字状の溝２０１を形成する。電池缶２の溝２０１は、発電ユニット２０の上端部、換言すれば、正極集電部材２７の上端部近傍に位置するように形成する。
【００５５】
〔電解液注入〕
次に、発電ユニット２０が収容された電池缶」２の内部に、非水電解液を所定量注入する。非水電解液は、上述した如く、例えば、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液を用いる。
【００５６】
〔電池蓋ユニット作製〕
一方、上記電池缶２に対する組立プロセスとは別に、電池蓋ユニット３０を作製しておく。
電池蓋ユニット３０は、前述した如く、絶縁板３４、絶縁板３４の開口部３４ａに嵌入された接続板３５、接続板３５に溶接されたダイアフラム３７およびダイアフラム３７に、かしめにより固定された電池蓋３により構成されている。電池蓋ユニット３０の作製方法は上述した通りである。
【００５７】
〔正極接合〕
電極群１０と電池蓋ユニット３０とを電気的に接続する。先ず、電池缶２の溝２０１の上にシール部材４３を載置しておく。この状態におけるシール部材４３は、図２に図示するように、リング状の基部４３ａの上方に、基部４３ａに対して垂直な外周壁部４３ｂを有する構造となっている。
そして、接続部材３３の一端部を電池缶２内に収容された正極集電部材２７の基部２７ａの上面に超音波溶接等により接合する。
次に、このような状態の接続部材３３の他端部に、上述した電池蓋ユニット３０を接合する。
接続部材３３の他端部側を折り返し、電池蓋ユニット３０の接続板３５を、図示はしない保持具により、接続部材３３の折り返した他端部に接触させた状態に保持し、接触部にレーザを照射してレーザ溶接する。この場合、電池蓋ユニット３０の接続板３５に接合される接続部材３３の他端部の接合面は、正極集電部材２７の基部２７ａに接合されている一端部の接合面と同一面側である。
【００５８】
〔封口〕
そして、電池缶２内に電池蓋ユニット３０を収納して、電池缶２と電池蓋ユニット３０とをかしめ加工することにより封口して外部から密封する。
電池缶２の上部にグルービングにより、Ｕ字形状の溝２０１を形成する。溝２０１の内面側上部にシール部材４３を収納し、接続部材３３の一端部を正極集電部材２７に溶接し、他端部を、電池蓋ユニット３０を構成する接続板３５に溶接する。接続部材３３の一端部と正極集電部材２７との溶接は、発電ユニット２０を電池缶２に収納する前に行っておいてもよい。そして、電池缶２に電池蓋ユニット３０を、シール部材４３を間に介在させてかしめ加工を行う。これにより、電池蓋ユニット３０と電池缶２の先端部側がシール部材４３と共にかしめられ、外部から密封されて封口される。
このようにして、図１に図示されたリチウムイオン二次電池が完成される。
【００５９】
なお、上記実施形態においては、電池蓋ユニット３０を、電池蓋３、ダイアフラム３７、絶縁板３４および接続板３５が一体に結合された構造として説明をした。しかし、電池蓋ユニット３０の構成は、一例であって、他の構成としてもよい。また、電池蓋は、ユニット化されたものでなく、単体としてもよく、電極端子としての機能を有する電極端子部材であればよい。
【００６０】
このように、実施形態１おいては、電池缶２の内面側および外面側に形成された開裂用の溝２１０は、断面形状が、それぞれ、円弧形状の滑らかな曲面を有している。このため、先めっきの場合においてはめっき剥れの要因、後めっきの場合においては、狭面積部分のめっき層の付着不良を無くすことができる。
【００６１】
なお、上記実施形態において、断面が円弧形状の内側溝２１１および外側溝２１２の円弧の中心を、電池缶２の缶底２ａの内面または外面と同一面上に位置する形状とした。しかし、内側溝２１１および外側溝２１２の円弧の中心を、電池缶２の缶底２ａの内面または外面と異なる高さ位置にしてもよい。
この場合、円弧形状の内側溝２１１および外側溝２１２の円弧の中心が、電池缶２の缶底２ａの内面または外面より外側に位置する形状の場合には、内側溝２１１および外側溝２１２の幅ｗ１、ｗ２は円弧の直径より小さくなり、深さｄ１、ｄ２は、円弧の半径より小さくなる。また、円弧形状の内側溝２１１および外側溝２１２の円弧の中心が、電池缶２の缶底２ａの内面または外面の内側に位置する形状の場合には、内側溝２１１および外側溝２１２の深さｄ１、ｄ２は、円弧の半径より大きくなる。
また、内側溝２１１および外側溝２１２の幅ｗ１、ｗ２は、円弧の直径と同一とすることが望ましく、その場合、内側溝２１１および外側溝２１２の断面形状はＵ字形となる。
さらに、電池缶２の缶底２ａに設ける開裂用の溝２１０の形状は、以下に示す如く、種々の形態となすことが可能である。
【００６２】
［実施形態２］
図７は、本発明の実施形態２を示し、電池缶２の缶底２ａの開裂用の溝２１０近傍の拡大断面図である。図７においても、図６と同様、電池缶２の内外面に形成されためっき層２２１は図示を省略されている。
本実施形態においては、内側溝２１１の断面形状が円弧形状であるに対し、外側溝２１２の断面形状は、楕円形状に形成されている。内側溝２１１の円弧の中心および外側溝２１２の長軸は、それぞれ、缶底２ａの内面または外面と同一面上に位置する。また、内側溝２１１の中心と外側溝２１２の長軸の中心を結ぶ線は、缶底２ａの内面および外面に垂直である。従って、電池缶２の缶底２ａの薄肉部２１５における最小肉厚部は、内側溝２１１と外側溝２１２とを結ぶ直線上に位置し、かつ、缶底２ａの板厚の厚さ方向の中央部に位置する。
【００６３】
電池缶２が板厚０．５ｍｍ程度の鋼材の場合、最小肉厚部の厚さは、０．１ｍｍ程度とすることが望ましい。外側溝２１２の幅ｗ２は内側溝２１１の幅ｗ１より大きく、また、内側溝２１１の深さｄ１および外側溝２１２の深さｄ２は、同一であり、それぞれ、０．２ｍｍ程度である。
【００６４】
すなわち、実施形態２においては、開裂用の溝２１０は、下記の断面形状を有する。
ｗ２＞ｗ１
ｄ１＝ｄ２＞ｔ
【００６５】
実施形態２おいては、電池缶２の内面側および外面側に形成された開裂用の溝２１０は、断面形状が、それぞれ、円弧形状または楕円形状の滑らかな曲面を有しているため、実施形態１の場合と同様な効果を奏する。また、外側溝２１２の断面が楕円形状とされ、外側溝２１２の底面部が円弧よりも緩やかな曲面を有しており、内側溝２１１と外側溝２１２の中心が缶底２ａの面方向にずれた場合でも、最小肉厚部の厚さの変化量は、円弧形状同士の場合より小さい。このため、製造上有利である。
【００６６】
［実施形態３］
図８は、本発明の実施形態３を示し、電池缶２の缶底２ａの開裂用の溝２１０近傍の拡大断面図である。図８においても、図６と同様、電池缶２の内外面に形成されためっき層２２１は図示を省略されている。
本実施形態においては、外側溝２１２の断面形状が円弧形状であるに対し、内側溝２１１の断面形状は、楕円形状に形成されている。内側溝２１１の長軸の中心および外側溝２１２の中心は、それぞれ、缶底２ａの内面または外面と同一面上に位置する。また、内側溝２１１の長軸の中心と外側溝２１２の中心を結ぶ線は、缶底２ａの内面および外面に垂直である。従って、電池缶２の缶底２ａの薄肉部２１５における最小肉厚部は、内側溝２１１と外側溝２１２とを結ぶ直線上に位置し、かつ、缶底２ａの板厚の厚さ方向の中央部に位置する。
【００６７】
電池缶２が板厚０．５ｍｍ程度の鋼材の場合、最小肉厚部の厚さは、０．１ｍｍ程度とすることが望ましい。内側溝２１１の幅ｗ１は外側溝２１２の幅ｗ２より大きく、また、内側溝２１１の深さｄ１および外側溝２１２の深さｄ２は、同一であり、それぞれ、０．２ｍｍ程度である。
【００６８】
すなわち、実施形態２においては、開裂用の溝２１０は、下記の断面形状を有する。
ｗ１＞ｗ２
ｄ１＝ｄ２＞ｔ
【００６９】
実施形態３おいては、電池缶２の内面側および外面側に形成された開裂用の溝２１０は、断面形状が、それぞれ、楕円形状または円弧形状の滑らかな曲面を有しているため、実施形態１の場合と同様な効果を奏する。また、内側溝２１１断面が楕円形状とされ、内側溝２１１の底面部が円弧よりも緩やかな曲面を有しており、内側溝２１１と外側溝２１２の中心とが缶底２ａの面方向にずれた場合でも、最小肉厚部の厚さの変化量は、円弧形状同士の場合より小さい。このため、製造上有利である。
【００７０】
［実施形態４］
図９は、本発明の実施形態４を示し、電池缶２の缶底２ａの開裂用の溝２１０近傍の拡大断面図である。図９においても、図６と同様、電池缶２の内外面に形成されためっき層２２１は図示を省略されている。
本実施形態においては、内側溝２１１の断面形状は、Ｕ字形状を有している。すなわち、内側溝２１１の断面は、底部側を半円形部とし、その上部側に半円形部の直径と同一幅の矩形部を配置した形状を有する。また、外側溝２１２は、長軸が缶底２ａの外面の外側に位置する楕円形状を有する。
内側溝２１１の中心と外側溝２１２の長軸の中心とを結ぶ線は、缶底２ａの内面および外面に垂直である。従って、電池缶２の缶底２ａの薄肉部２１５における最小肉厚部は、内側溝２１１と外側溝２１２とを結ぶ直線上に位置する。しかし、缶底２ａの板厚の厚さ方向においては、缶底２ａの外面寄りに位置する。
【００７１】
電池缶２が板厚０．５ｍｍ程度の鋼材の場合、最小肉厚部の厚さは、０．１ｍｍ程度とすることが望ましい。内側溝２１１の幅ｗ１は外側溝２１２の幅ｗ２より小さく、また、内側溝２１１の深さｄ１は外側溝２１２の深さｄ２よりも大きい。
【００７２】
すなわち、実施形態４においては、開裂用の溝２１０は、下記の断面形状を有する。
ｗ１＜ｗ２
ｄ１＞ｄ２
ｄ１＋ｄ２＋ｔ＝Ｔ（但し、Ｔは電池缶２の板厚）
【００７３】
実施形態４おいては、電池缶２の内面側および外面側に形成された開裂用の溝２１０は、断面形状が、それぞれ、Ｕ字形状または円弧形状の滑らかな曲面を有しているため、実施形態１の場合と同様な効果を奏する。また、内側溝２１１断面がＵ字形状とされ、内側溝２１１の底面部が円弧よりも緩やかな曲面を有しているので、内側溝２１１と外側溝２１２の中心とが缶底２ａの面方向にずれた場合でも、最小肉厚部の厚さの変化量は、円弧形状同士の場合より小さい。このため、製造上有利である。
【００７４】
［実施形態５］
図１０は、本発明の実施形態５を示し、電池缶２の缶底２ａの開裂用の溝２１０近傍の拡大断面図である。図１０においても、図６と同様、電池缶２の内外面に形成されためっき層２２１は図示を省略されている。
本実施形態においては、内側溝２１１の断面形状は、Ｕ字形状を有している。すなわち、内側溝２１１の断面は、底部側を半円形部とし、その上部側に半円形部の直径と同一幅の矩形部を配置した形状を有する。また、外側溝２１２は、半円形状より小さい面積の円弧形状、換言すれば、円形の中心が缶底２ａの外面の外側に位置する円弧形状を有する。
内側溝２１１の中心と外側溝２１２の長軸の中心とを結ぶ線は、缶底２ａの内面および外面に垂直である。従って、電池缶２の缶底２ａの薄肉部２１５における最小肉厚部は、内側溝２１１と外側溝２１２とを結ぶ直線上に位置する。しかし、缶底２ａの厚さ方向においては、缶底２ａの外面寄りに位置する。
【００７５】
電池缶２が板厚０．５ｍｍ程度の鋼材の場合、最小肉厚部の厚さは、０．１ｍｍ程度とすることが望ましい。内側溝２１１の深さｄ１は外側溝２１２の深さｄ２よりも大きい。
また、外側溝２１２は、上述の如く、円形の中心が缶底２ａの外面の外側に位置する円弧形状であるが、半径を内側溝２１１の半円形部の半径より大きくして、同一の幅となるようにしている。
【００７６】
すなわち、実施形態５においては、開裂用の溝２１０は、下記の断面形状を有する。
ｗ１＝ｗ２
ｄ１＞ｄ２
ｄ１＋ｄ２＋ｔ＝Ｔ（但し、Ｔは電池缶２の板厚）
【００７７】
実施形態５おいては、電池缶２の内面側および外面側に形成された開裂用の溝２１０は、断面形状が、それぞれ、Ｕ字形状または円弧形状の滑らかな曲面を有しているため、実施形態１の場合と同様な効果を奏する。
【００７８】
［実施形態６］
図１１は、本発明の実施形態６を示し、電池缶２の缶底２ａの開裂用の溝２１０近傍の拡大断面図である。図１１においても、図６と同様、電池缶２の内外面に形成されためっき層２２１は図示を省略されている。
本実施形態においては、内側溝２１１の断面形状は、長軸の中心が缶底２ａの内面側と同一面上またはそれよりも内側に位置する楕円形状を有する。また、外側溝２１２は、半円形より面積が小さい円弧形状、換言すれば、円弧の中心が缶底２ａの外面よりも外側に位置する円弧形状を有する。
内側溝２１１の長軸の中心と外側溝２１２の中心とを結ぶ線は、缶底２ａの内面および外面に垂直である。従って、電池缶２の缶底２ａの薄肉部２１５における最小肉厚部は、内側溝２１１と外側溝２１２とを結ぶ直線上に位置する。しかし、缶底２ａの厚さ方向においては、缶底２ａの外面寄りに位置する。
【００７９】
電池缶２が板厚０．５ｍｍ程度の鋼材の場合、最小肉厚部の厚さは、０．１ｍｍ程度とすることが望ましい。内側溝２１１の幅ｗ１は外側溝２１２の幅ｗ２より大きく、また、内側溝２１１の深さｄ１は外側溝２１２の深さｄ２よりも大きい。
【００８０】
すなわち、実施形態６においては、開裂用の溝２１０は、下記の断面形状を有する。
ｗ１＞ｗ２
ｄ１＞ｄ２
ｄ１＋ｄ２＋ｔ＝Ｔ（但し、Ｔは電池缶２の板厚）
【００８１】
実施形態６おいては、電池缶２の内面側および外面側に形成された開裂用の溝２１０は、断面形状が、それぞれ、楕円形状または円弧形状の滑らかな曲面を有しているため、実施形態１の場合と同様な効果を奏する。また、内側溝２１１断面が楕円形状とされ、内側溝２１１の底面部が円弧よりも緩やかな曲面を有しているので、内側溝２１１と外側溝２１２の中心とが缶底２ａの面方向にずれた場合でも、最小肉厚部の厚さの変化量は、円弧形状同士の場合より小さい。このため、製造上有利である。
【００８２】
［実施形態７］
図１２は、本発明の実施形態７を示し、電池缶２の缶底２ａの開裂用の溝２１０近傍の拡大断面図である。図１２においても、図６と同様、電池缶２の内外面に形成されためっき層２２１は図示を省略されている。
本実施形態においては、内側溝２１１は、半円形状より小さい面積の円弧形状、換言すれば、円弧の中心が缶底２ａの内側に位置する円弧形状を有する。外側溝２１２の断面形状は、Ｕ字形状を有している。すなわち、外側溝２１２の断面は、頭部（底部）側を半円形部とし、その下部側に半円形部の直径と同一幅の矩形部を配置した形状を有する。
内側溝２１１の中心と外側溝２１２の中心とを結ぶ線は、缶底２ａの内面および外面に垂直である。従って、電池缶２の缶底２ａの薄肉部２１５における最小肉厚部は、内側溝２１１と外側溝２１２とを結ぶ直線上に位置する。しかし、缶底２ａの厚さ方向においては、缶底２ａの内面寄りに位置する。
【００８３】
電池缶２が板厚０．５ｍｍ程度の鋼材の場合、最小肉厚部の厚さは、０．１ｍｍ程度とすることが望ましい。内内側溝２１１の深さｄ１は外側溝２１２の深さｄ２よりも小さい。
また、外側溝２１２は、上述の如く、円形の中心が缶底２ａの外面の外側に位置する円弧形状であるが、半径を内側溝２１１の半円形部の半径より大きくして、同一の幅となるようにしている。
【００８４】
すなわち、実施形態７においては、開裂用の溝２１０は、下記の断面形状を有する。
ｗ１＝ｗ２
ｄ１＜ｄ２
ｄ１＋ｄ２＋ｔ＝Ｔ（但し、Ｔは電池缶２の板厚）
【００８５】
実施形態７おいては、電池缶２の内面側および外面側に形成された開裂用の溝２１０は、断面形状が、それぞれ、円弧形状の滑らかな曲面を有しているため、実施形態１の場合と同様な効果を奏する。
【００８６】
［実施形態８］
図１３は、本発明の実施形態８を示し、電池缶２の缶底２ａの開裂用の溝２１０近傍の拡大断面図である。図１３においても、図６と同様、電池缶２の内外面に形成されためっき層２２１は図示を省略されている。
本実施形態においては、内側溝２１１の断面は、円弧の中心が缶底２ａの内面側よりも内側に位置する円弧形状を有する。また、外側溝２１２の断面は、長軸が缶底２ａの外面と同一平面上または、缶底２ａの内側に位置する楕円形状をしている。
内側溝２１１の中心と外側溝２１２の長軸の中心とを結ぶ線は、缶底２ａの内面および外面に垂直である。従って、電池缶２の缶底２ａの薄肉部２１５における最小肉厚部は、内側溝２１１と外側溝２１２とを結ぶ直線上に位置する。しかし、缶底２ａの厚さ方向においては、缶底２ａの内面寄りに位置する。
【００８７】
電池缶２が板厚０．５ｍｍ程度の鋼材の場合、最小肉厚部の厚さは、０．１ｍｍ程度とすることが望ましい。内側溝２１１の幅ｗ１は外側溝２１２の幅ｗ２より小さく、また、内側溝２１１の深さｄ１は外側溝２１２の深さｄ２よりも小さい。
【００８８】
すなわち、実施形態８においては、開裂用の溝２１０は、下記の断面形状を有する。
ｗ１＜ｗ２
ｄ１＜ｄ２
ｄ１＋ｄ２＋ｔ＝Ｔ（但し、Ｔは電池缶２の板厚）
【００８９】
実施形態８おいては、電池缶２の内面側および外面側に形成された開裂用の溝２１０は、断面形状が、それぞれ、円弧形状または楕円形状の滑らかな曲面を有しているため、実施形態１の場合と同様な効果を奏する。また、内側溝２１１断面が円弧形状とされ、外側溝２１２の底面部が円弧よりも緩やかな曲面を有しているので、内側溝２１１と外側溝２１２の中心とが缶底２ａの面方向にずれた場合でも、最小肉厚部の厚さの変化量は、円弧形状同士の場合より小さい。このため、製造上有利である。
【００９０】
［実施形態９］
図１４は、本発明の実施形態９を示し、電池缶２の缶底２ａの開裂用の溝２１０近傍の拡大断面図である。図１４においても、図６と同様、電池缶２の内外面に形成されためっき層２２１は図示を省略されている。
本実施形態においては、内側溝２１１の断面形状は、長軸が缶底２ａの内面側よりも内側に位置する楕円形状を有する。また、外側溝２１２の断面形状は、Ｕ字形状を有している。すなわち、外側溝２１２の断面は、頭部側を半円形部とし、その下部側に半円形部の直径と同一幅の矩形部を配置した形状を有する。
内側溝２１１の中心と外側溝２１２の長軸の中心とを結ぶ線は、缶底２ａの内面および外面に垂直である。従って、電池缶２の缶底２ａの薄肉部２１５における最小肉厚部は、内側溝２１１と外側溝２１２とを結ぶ直線上に位置する。しかし、缶底２ａの厚さ方向においては、缶底２ａの内面寄りに位置する。
【００９１】
電池缶２が板厚０．５ｍｍ程度の鋼材の場合、最小肉厚部の厚さは、０．１ｍｍ程度とすることが望ましい。内側溝２１１の幅ｗ１は外側溝２１２の幅ｗ２より大きく、また、内側溝２１１の深さｄ１は外側溝２１２の深さｄ２よりも小さい。
【００９２】
すなわち、実施形態９においては、開裂用の溝２１０は、下記の断面形状を有する。
ｗ１＞ｗ２
ｄ１＜ｄ２
ｄ１＋ｄ２＋ｔ＝Ｔ（但し、Ｔは電池缶２の板厚）
【００９３】
実施形態９おいては、電池缶２の内面側および外面側に形成された開裂用の溝２１０は、断面形状が、それぞれ、楕円形状または円弧形状の滑らかな曲面を有しているため、実施形態１の場合と同様な効果を奏する。また、内側溝２１１断面が円弧形状とされ、内側溝２１１の底面部が円弧よりも緩やかな曲面を有しているので、内側溝２１１と外側溝２１２の中心とが缶底２ａの面方向にずれた場合でも、最小肉厚部の厚さの変化量は、円弧形状同士の場合より小さい。このため、製造上有利である。
【００９４】
［実施形態１０］
図１５は、本発明の実施形態１０を示し、電池缶２の缶底２ａの開裂用の溝２１０近傍の拡大断面図である。図１５においても、図６と同様、電池缶２の内外面に形成されためっき層２２１は図示を省略されている。
図１５に図示された実施形態１０の開裂用の溝２１０は、内側溝２１１および外側溝２１２が、それぞれ、缶底２ａの内面または外面に接続される両側縁に縁取り部２１１ａ、２１２ａが設けられている点に特徴を有する。各縁取り部２１１ａ、２１２ａは、円弧状に形成され角部の無い、滑らかな曲面を有する。
実施形態１〜９に示された開裂用の溝２１０では、内側溝２１１および外側溝２１２が、それぞれ、缶底２ａの内面または外面に接続される両側縁が、鋭いエッジ状の角部となっている。このため、電池缶２の内面および外面にめっきと施すと、これら角部に突出状のめっき層が形成される。このように突出状に形成されためっき層は、剥離する可能性が僅かではあるが少し大きい。
【００９５】
図１５に図示されるように、内側溝２１１および外側溝２１２における缶底２ａの内面または外面に接続される両側縁に滑らかな縁取り部２１１ａ、２１２ａを形成すると、内側溝２１１および外側溝２１２全体に均一な厚さにめっき層が形成される。このため、めっき剥離の防止に対して信頼性を高めることができる。
図１５に図示された開裂用の溝２１０は、代表として、図６に図示された実施形態１の開裂用の溝２１０に対して縁取り部２１１ａおよび２１２ａを設けた構造を示す。しかし、内側溝２１１および外側溝２１２に縁取り部２１１ａおよび２１２ａを設けた開裂用の溝２１０の構造は、実施形態２〜９に示された開裂用の溝２１０のいずれに対しても適用することができる。
【００９６】
［実施形態１１］
図１６は、本発明の二次電池の実施形態１１を示す分解外観斜視図を示す。
実施形態１〜１０は、二次電池を円筒形として説明した。しかし、本発明の二次電池は、角形であってもよい。図１６は、電池蓋７３に開裂弁７５が形成された角形リチウム二次電池の一実施例を示す。
リチウムイオン角形二次電池１Ａは、捲回電極群６０を絶縁袋７１で覆い、電池缶７２に収納して作製される。図１６において、絶縁袋７１は、一部が破断された状態で図示されている。
捲回電極群６０は、図示はしないが、実施形態１と同様に、シート状の負極電極と、シート状の第１のセパレータと、シート状の正極電極、シート状の第２のセパレータとを順に積層して捲回して形成されている。実施形態１においては、軸芯１５の周囲に捲回して円筒状に形成されているが、角形リチウム二次電池では、捲回電極群６０の両端部に円弧部が形成されるように扁平形状に形成されている。
【００９７】
リチウムイオン角形二次電池の正極合剤未処理部には、アルミニウム製の正極集電リード部６１の接合部６２が超音波溶接によって溶接されている。この場合、捲回された正極合剤未処理部は重合されて厚さ方向に溶接されている。正極合剤未処理部は、正極合剤処理部に比して厚さが薄いので、厚さ方向に溶接されると、図１６に図示されるように、正極合剤処理部の表裏の上面から陥没する。図１６では、捲回電極群６０の裏面側は図示されていないが、正極合剤未処理部は、表面側と同様に、正極合剤処理部の表裏の上面から陥没している。
【００９８】
捲回電極群６０の負極合剤未処理部には、銅の負極集電リード部６３の接合部６４が超音波溶接によって溶接されている。この場合、捲回された負極合剤未処理部は重合されて厚さ方向に溶接されている。負極合剤未処理部は、負極合剤処理部に比して厚さが薄いので、厚さ方向に溶接されると、図１６に図示されるように、負極合剤処理部の表裏の上面から陥没する。捲回電極群６０の裏面側は図示されていないが、負極合剤未処理部は、表面側と同様に、負極合剤処理部の表裏の上面から陥没している。
【００９９】
正・負極集電リード部６１、６３は、電池蓋７３に固定された正極端子８１および負極端子８３にそれぞれ絶縁板（図視せず）を介して接続されており、これによって、捲回電極群６０は、電池蓋７３によって支持されるとともに、正極端子８１および負極端子８３からの充放電が可能となる。
【０１００】
正極電極の作製に際しては、正極活物質としてリチウム含有複酸化物粉末と、導電材として鱗片状黒鉛と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を混合し、これに分散溶媒であるＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を添加、混練したスラリを作成し、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布する。
その後、乾燥、プレス、裁断することにより、例えば、活物質合剤層が配された部分の幅８０ｍｍ、厚さ１００μｍ、長さ４ｍの正極電極を得ることができる。
【０１０１】
負極電極の作製に際しては、負極活物質としての非晶質炭素粉末と、結着剤としてのＰＶＤＦを混練し、これに分散溶媒のＮＭＰを添加して得られたスラリを、厚さ１０μｍの圧延銅箔の両面に塗布する。
その後、乾燥、プレス、裁断することにより、例えば、活物質合剤層が配された部分の幅８４ｍｍ、長さ４．４ｍの負極を得ることができる。
【０１０２】
電池蓋７３は鋼板により形成されており、内面および外面にニッケルめっきが施されている。電池蓋７３には、非水電解液を注入するための注液口７４が設けられている。また、電池蓋７３には、過充電等により内部圧力が基準値を超えて上昇した際に、圧力を抜くための開裂弁７５が設けられている。非水電解液には、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを体積比で１：２の割合で混合した混合溶液中へ六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１モル／リットルの濃度で溶解したものを用いることができる。注液口７４は電解液注入後にレーザ溶接によって塞がれる。
レーザ溶接によって電池蓋７３を鋼板により形成された電池缶７２に溶接することにより、外部から封口される。
電池蓋７３の開裂弁７５は、開裂用の溝２１０により構成される。開裂用の溝２１０の構造として、実施形態１〜１０に示した内側溝２１１および外側溝２１２のいずれでも適用することができる。
【０１０３】
以上のように、本発明に係る二次電池においては、内面側および外面側に形成された開裂用の溝２１０が、それぞれ、断面形状が、対面側に向かって漸次減少する滑らかな曲面を有している。このため、先めっきの場合においてはめっき剥れの要因、後めっきの場合においては、狭面積部分のめっき層の付着不良を無くすことができる。
【０１０４】
なお、上記各実施形態では、内側溝２１１および外側溝２１２の断面形状を円弧形状またはＵ字形状とした。しかし、内側溝２１１および外側溝２１２の断面形状はこのような形状に限るものではない。例えば、一部に直線部分を有していたり、湾曲の程度が異なる複数の曲面を組み合わせた形状としたりしてもよい。要は、内側溝２１１および外側溝２１２は缶底２ａの薄肉部の肉厚を最小とする底部を有し、この溝の底部は、断面形状が滑らかな曲面であればよい。
【０１０５】
また、上記実施形態では、リチウムイオン二次電池の場合で説明した。しかし、本発明は、ニッケル水素電池またはニッケル・カドミウム電池、鉛蓄電池のように水溶性電解液を用いる二次電池にも適用が可能である。
【０１０６】
その他、本発明の二次電池は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して適用することが可能であり、要は、蓋部材と電池缶とにより構成される電池容器内に、正極電極および負極電極を含む電極群が収容され、電解液が注入された二次電池であって、電池容器の蓋部材および電池缶の少なくとも一方には、内面側および外面側に開裂用の薄肉部を構成するための溝が設けられ、溝を含んで内面および外面にめっき層が形成され、内面および外面に設けられた溝は、それぞれ、開裂用の薄肉部の肉厚を最小とする底部を有し、少なくとも溝の底部は、断面形状が滑らかな曲面であればよい。
【符号の説明】
【０１０７】
１、１Ａ  二次電池
２        電池缶
２ａ      缶底
３        電池蓋
４        電池容器
１０      電極群
２０      発電ユニット
３０      電池蓋ユニット
７２      電池缶
７３      電池蓋
２１０    開裂用の溝
２１０ａ、２１０ｂ  円弧形状部
２１１    内側溝
２１２    外側溝
２１５    薄肉部
２２１    めっき層
【図１】
0005615682.tif 000002
【図２】
0005615682.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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